Processing and mechanical properties of hydroxyapatite pieces obtained by the gelcasting method
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Publication date
2005
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Elsevier
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Padilla, S., et al. «Processing and Mechanical Properties of Hydroxyapatite Pieces Obtained by the Gelcasting Method». Journal of the European Ceramic Society, vol. 25, n.o 4, abril de 2005, pp. 375-83. DOI.org (Crossref), https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2004.02.017
Abstract
The aim of this work was to prepare hydroxyapatite (HA) pieces, by the gelcasting method, with appropriate mechanical properties for using as bone implants. The mechanical properties of the obtained pieces were evaluated. The influence of the solid content on the rheological behaviour of the slurries and, in turn, on the mechanical properties, was investigated. Pieces were prepared by using slurries containing 55 and 60 vol.% of an HA calcined at 1200 °C and 47 vol.% of HA calcined at 1100 °C. HA powders calcined at lower temperature than 1100 °C were not suitable for producing concentrated slurries. The raw and calcined HA were characterised by XRD, FTIR, X-ray fluorescence and elemental analysis. The pieces sintered at different temperatures and times were characterised by XRD, and the sintering treatment applied to the specimens for mechanical testing (1300 °C for 24 h) was selected taking into account the phases present after sintering.
The mechanical properties of the green bodies were higher than obtained by other methods and the ones of the final pieces were comparable to those obtained by other techniques. The results indicated that slurries with a solid content higher than a limit value (for which limited contraction occurs) must be used and that the rheological properties of the slurries play an important role in the mechanical properties of the resulting pieces.
Description
El objetivo de este trabajo fue preparar piezas de hidroxiapatita (HA), por el método de gelcasting, con propiedades mecánicas adecuadas para su utilización como implantes óseos. Para ello se evaluaron las propiedades mecánicas de las piezas obtenidas y se investigó la influencia del contenido de sólidos en el comportamiento reológico de las suspensiones y, a su vez, en las propiedades mecánicas. Las piezas se prepararon utilizando suspensiones que contenían 55 y 60 vol.% de un HA calcinada a 1200 °C y 47 vol.% de HA calcinado a 1100 °C. Los polvos de HA calcinados a una temperatura inferior a 1100 °C no resultaron adecuados para producir suspensiones concentradas. Las HA crudas y calcinadas se caracterizaron por DRX, FTIR, fluorescencia de rayos X y análisis elemental. Las piezas sinterizadas a diferentes temperaturas y tiempos se caracterizaron por DRX. El tratamiento de sinterización aplicado a las probetas para los ensayos mecánicos (1300 °C durante 24 h) se seleccionó teniendo en cuenta la composición de las piezas tras la sinterización.
Las propiedades mecánicas de los cuerpos verdes fueron superiores a las obtenidas por otros métodos y las de las piezas finales fueron comparables a las obtenidas por otras técnicas. Los resultados indicaron que deben utilizarse suspensiones con un contenido en sólidos superior a un valor límite para que la contracción de la pieza sea limitada y que las propiedades reológicas de las suspensiones desempeñan un papel importante en las propiedades mecánicas de las piezas resultantes.